基于人类中心配置空间人体工学场的交互式运动规划
机器人学
2025-12-17 v1
摘要
工业人机协作需要实现碰撞自由、响应灵敏且符合人体工学的运动规划，以减少疲劳和肌肉风险。我们提出了配置空间人体工学场（CSEF），这是一种覆盖人类关节空间的连续可微场，量化了人体工学质量并提供梯度以实现实时人体工学感知规划。一个高效算法从既定指标构建 CSEF，考虑关节加权和任务条件，并将其集成到与阻抗控制机器人兼容的梯度基规划器中。在 2 自由度基准中，基于 CSEF 的规划实现了更高的成功率、更低的人体工学成本和更快的计算速度。硬件实验使用双臂机器人进行单臂引导、协作钻孔和双臂搬运，显示出更快的人体工学成本降低、更接近优化关节目标的跟踪，以及更低的肌肉激活水平。CSEF 基于规划的方法在协作钻孔任务中将平均人体工学评分降低最高可达 10.31%，在双臂搬运任务中降低最高可达 5.60%，同时降低了关键肌肉群的激活水平，表明该方法在实际部署中具有实际效益。
引用
@article{arxiv.2512.14111,
title = {Interactive Motion Planning for Human-Robot Collaboration Based on Human-Centric Configuration Space Ergonomic Field},
author = {Chenzui Li and Yiming Chen and Xi Wu and Tao Teng and Sylvain Calinon and Darwin Caldwell and Fei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14111},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 9 figures